特表 2024-533602 流体輸送管および／または流体リザーバの漏れをシールする装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】流体輸送管および／または流体リザーバの漏れをシールする装置

(51)【国際特許分類】

   F16L 55/17 20060101AFI20240905BHJP

   F16J 15/06 20060101ALI20240905BHJP

【ＦＩ】

F16L55/17

F16J15/06 L

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024517105

(86)(22)【出願日】2022-09-22

(85)【翻訳文提出日】2024-05-15

(86)【国際出願番号】 EP2022076311

(87)【国際公開番号】W WO2023046808

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】2109958

(32)【優先日】2021-09-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】516031381

【氏名又は名称】スリーエックス エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ブレ ドリア， スタニスラス

(72)【発明者】

【氏名】ドマス， ディディエ

【テーマコード（参考）】

3H025

3J040

【Ｆターム（参考）】

3H025EA01

3H025EB11

3H025EC13

3H025ED01

3J040BA01

3J040EA06

3J040EA16

3J040FA06

3J040HA30

(57)【要約】

穴（８０）を有するパイプまたはリザーバの壁（７０）の漏れをシールするための装置（１０、１００）であって、穴の箇所で壁に押し当てられるエラストマー・プレート（４０）と、エラストマー・プレートに押し当てられるフォース・アプリケータ（１２、１４、１６、５０）およびフォース・ディストリビュータ（２０）と、フォース・アプリケータに締め付けトルクを付与する手段とを含む装置（１０、１００）。本発明の主な特徴によれば、フォース・ディストリビュータ（２０）は、エラストマー・プレート（４０）に押し当てられるように構成された内面（２８）を有し、この内面が、突出部（２５）に対応する作動域と、突出部の周囲に位置する非作動域とを有し、Ｆフォース・アプリケータに締め付けトルクが付与されると、作動域は、フォース・ディストリビュータ（２０）の非作動域がエラストマー・プレートに発生させる圧力よりも大きな圧力をエラストマー・プレートに発生させる。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

穴（８０）を有するパイプまたはリザーバの壁（７０）の漏れをシールするための装置（１０、１００）であって、前記穴の箇所で前記壁に押し当てられるエラストマー・プレート（４０）と、前記エラストマー・プレートに押し当てられるフォース・アプリケータ（１２、１４、１６、５０）およびフォース・ディストリビュータ（２０）と、締め付けベルトを形成するストラップ等の、前記フォース・アプリケータに締め付けトルクを付与する手段とを含む装置において、
前記フォース・ディストリビュータ（２０）が、前記エラストマー・プレート（４０）に押しつけられるように構成された内面（２８）を有し、前記内面が、突出部（２５）に対応する作動域と、前記突出部の周囲に位置する非作動域とを有し、前記フォース・アプリケータに前記締め付けトルクが付与されると、前記作動域は、前記フォース・ディストリビュータ（２０）の非作動域が発生させる圧力よりも大きい圧力を前記エラストマー・プレートに発生させるようにされていることを特徴とする装置。

【請求項2】

前記フォース・アプリケータ（１２、１４、１６）が、その外面に、軸ＺＺ’がパイプの長手方向を示すとき、方向ＺＺ’に垂直な平面に沿った第１の一連のスリット（２３）と、長手方向の軸ＺＺ’に平行な方向に沿って第２の一連のスリット（２１）との２方向のスリットを備え、前記スリットが複数の突出部（２２）を画定する、請求項１に記載のシール装置（１０）。

【請求項3】

前記フォース・アプリケータ（１２、１６）の前記突出部（２２）が、前記フォース・ディストリビュータの幅において厚さの違いを有し、前記フォース・ディストリビュータの長さを軸ＺＺ’に沿って考慮すると、前記フォース・アプリケータの可変の厚さは、軸ＺＺ’を通る対称面で最大となり、前記フォース・アプリケータの側端に向かって減少する、請求項２に記載のシール装置（１０）。

【請求項4】

前記突出部（２５）に向かい合って位置する前記フォース・アプリケータ（１２）のスリット（２１）の深さが他のスリットよりも深い、請求項２または３に記載のシール装置（１０）。

【請求項5】

前記フォース・アプリケータ（１４）の前記突出部（２２）が、前記長手方向の軸ＺＺ’に平行に位置する前記フォース・アプリケータの２つの縁部にある突出部を除いて同じ厚さであり、前記縁部にある前記突出部の厚さが前記フォース・アプリケータの長手方向の縁に向かって減少する、請求項２に記載のシール装置（１０）。

【請求項6】

前記フォース・アプリケータ（５０）が中実であり、その横壁に開口する３つの固定穴（５３）によって前記軸ＺＺ’に沿って貫通されているシール装置であって、２個の保持フランジ（５２）と、これらの保持フランジを前記フォース・アプリケータ（５０）の前記横壁に対して締め付け保持する組立ねじ（５６）等の手段とを含み、前記２個のフランジ（５２）が、それらの個々の長手方向の軸を中心として自由に回転可能なシリンダの形状をとる２個のテンションバー（５８）によって同様に接続され、ストラップ（６０）の形状をとる前記締め付けベルトが、前記パイプ（７０）の周囲への締め付け前に、前記２個のフランジ（５２）の間および前記テンションバー（５８）の下で前記フォース・アプリケータ（５０）上に配置されるように取り付けられ、前記テンションバー（５８）は、前記フォース・アプリケータ（５０）の長手方向の壁から離隔され、ストラップの形状をとる前記締め付けベルトがこの壁と１０～２０度の角度アルファをなすようにされている、請求項１に記載のシール装置（１００）。

【請求項7】

前記突出部（２５）が円形で、前記フォース・ディストリビュータの前記内面（２８）を中心としており、前記突出部（２５）の最大高さが前記突出部の直径の二乗に等しく、その剛性が、サイズとは無関係に一定である、請求項１から６のいずれか一項に記載のシール装置（１０、１００）。

【請求項8】

前記フォース・ディストリビュータ（２０）の前記突出部（２５）が５００Ｎ／ｍ～５０００Ｎ／ｍの剛性を有する、請求項７に記載のシール装置（１０、１００）。

【請求項9】

前記エラストマー・プレート（４０）が、前記プレートの上部および縁を構成する第１の材料（４１）と、前記プレートの中央部および下部を構成する第２の材料（４２）とを含み、前記第２の材料は、その上部および側縁が前記第１の材料によって囲まれており、前記第２の材料が、前記第１の材料を構成するエラストマーの硬度よりも高い硬度のエラストマーであり、異なる材料の下面が同じ平面に位置して、前記穴（８０）の箇所で前記パイプの壁（７０）と接する前記プレートの下面を構成し、前記第２の材料が前記穴に押しつけられるように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のシール装置（１０、１００）。

【請求項10】

前記エラストマー・プレート（４０）が、前記第２の材料（４２）に含まれる第３の材料を含み、前記第３の材料が、その上部と側縁で前記第２の材料により囲まれており、前記第３の材料の下面が同じ平面に位置して、前記穴（８０）の箇所で前記パイプの壁（７０）と接する前記エラストマー・プレート（４０）の下面を構成し、前記第３の材料が、前記穴（８０）に押しつけられて前記穴を覆うように構成され、前記第３の材料が、前記第２の材料を構成する前記エラストマーの硬度よりも高い硬度のエラストマーである、請求項９に記載のシール装置（１０、１００）。

【請求項11】

前記フォース・アプリケータ（１２、１４、１６、５０）および前記フォース・ディストリビュータ（２０）が２つの別個の部品である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシール装置（１０、１００）。

【請求項12】

前記フォース・アプリケータ（１２、１４、１６、５０）および前記フォース・ディストリビュータ（２０）を製造するために使用される材料が、ポリアミド、ポリプロピレン、またはポリカーボネート等の硬質プラスチック材料の中から選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシール装置（１０、１００）。

【請求項13】

ポリアミドからなる前記フォース・ディストリビュータ（２０）の前記突出部（２５）が１４００Ｎ／ｍ～１７００Ｎ／ｍの剛性を有する、請求項１２に記載のシール装置（１０、１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パイプの外面に押しつけられるリング、ストリップ、またはスリーブを用いてパイプを修理する装置の技術分野に関し、特に、流体輸送管および／または流体リザーバにおける漏れをシールする装置に関する。

【背景技術】

【0002】

流体、特に石油やガスなどの加圧流体の輸送管は、壁の厚さが劣化してくると、それが亀裂になり、漏れが発生する可能性がある。漏れを有するパイプおよび／またはリザーバを修理する技術は、２つのハーフシェルをパイプの周囲に締め付けて形成されるスリーブの内側に位置する漏れの箇所に、エラストマーを塗布することからなる。このシール装置にはいくつかの欠点がある。一方では、パイプに対するスリーブの締め付け圧は、漏れを抑えるのに必要な圧力をエラストマーが付与するのに十分なものでなければならない。他方では、ハーフシェルは所定の直径のパイプに取り付けられるので、異なる直径のパイプと同数の異なる直径のシェルを提供する必要がある。２つのハーフシェルからなる装置は、数メートルに達しうるリザーバの直径には取り付けられない。

【0003】

欧州特許第１１０４５３２号に記載されている別の技術は、フォース・アプリケータとフォース・ディストリビュータとを使用してエラストマー・プレートを亀裂に当接させ、パイプの周囲に配置されたクランプ機構を用いてフォース・アプリケータに力を加えることからなる。フォース・アプリケータは、亀裂箇所でエラストマー・プレートに力を伝え、亀裂の形状に一致するようにエラストマーを強制的に変形させて、この亀裂をシールすることができる。この装置により、パイプ内に含まれる流体の内圧に対抗するように、エラストマーとパイプの境界面に逆圧を加えることができる。こうした逆圧は、パイプの周囲および装置の周囲に配置されたクランプ機構の機械的張力のおかげで発生する。

【0004】

このようなシール装置は、多数のパイプ直径に取り付けられるという利点を有する。しかしながら、このシール装置にはいくつかの欠点がある。

【0005】

一方では、エラストマー・プレートに大きな圧力が永続的にかかるのでプレートが圧縮され、穴の縁と穴の内部との圧力差によって穴の縁でエラストマーがせん断されてしまう。こうした永続的な高い振幅のせん断により、エラストマーが損傷し、漏れが発生する可能性がある。

【0006】

他方では、最大締め付けトルク４０Ｎ．ｍを機構に付与すると、エラストマーにかかる圧力は、２０℃のとき約８０バールで頭打ちになる。これは、より高い圧力に到達するには締め付けトルクを増加する必要があることを意味している。ただし、４０Ｎ．ｍの締め付けトルクを超えるとエラストマー・プレートが劣化し、効果がなくなる。

【0007】

さらに、４０Ｎ．の最大締め付けトルクであっても、漏れの箇所にかかる逆圧が時間の経過とともに急激に低下して流体の内圧に十分に対抗できなくなり、設置後約１０日でシール装置から漏れが発生する。

【発明の概要】

【0008】

このため、本発明は、エラストマー・プレートと、このプレートに圧力を付与して、漏れを永続的にシールするのに十分な逆圧をエラストマーとパイプの境界面に課すことができる手段とを備えた、パイプの漏れのシール装置を製造することを目的とする。

【0009】

解決手段
したがって、本発明は、穴を有するパイプまたはリザーバの壁の漏れをシールするための装置であって、穴の箇所で壁に押し当てられるエラストマー・プレートと、エラストマー・プレートに押し当てられるフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータと、フォース・アプリケータに締め付けトルクを付与する手段とを備えた装置を目的とする。本発明の主な特徴によれば、フォース・ディストリビュータは、エラストマー・プレートに押しつけられるように構成された内面を有し、その内面が、突出部に対応する作動域と、突出部の周囲に位置する非作動域とを有し、フォース・アプリケータに締め付けトルクが付与されると、作動域は、フォース・ディストリビュータの非作動域がエラストマー・プレートに発生させる圧力よりも大きい圧力をエラストマー・プレートに発生させる。

【0010】

本発明の目的、対象および特徴は、図面を参照してなされる以下の説明を読めば、いっそう明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明によるシール装置の第１の実施形態によるフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの上面斜視図である。

【図2】図１のフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの底面斜視図である。

【図3】第２の実施形態によるフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの断面図である。

【図4】本発明によるシール装置のフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの縦断面図である。

【図5】本発明によるシール装置のフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの正面図である。

【図6】パイプに押し当てられたシール装置の締め付け前の断面図である。

【図7】パイプに押し当てられたシール装置の締め付け後の断面図である。

【図8】エラストマー・プレートの代替的な実施形態による図６の断面図である。

【図9】エラストマー・プレートの代替的な実施形態による図７の断面図である。

【図10】フォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータが分離した状態の本発明によるシール装置を示す図である。

【図11】本発明によるシール装置の第３の実施形態によるフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの斜視図である。

【図12】図１１のフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータの底面図である。

【図13】本発明の第３の実施形態によるシール装置がパイプの所定の位置にあるところを示す図である。

【図14】本発明の第３の実施形態によるシール装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

一般に、図示された様々な構成部品は縮尺どおりではなく、また、以下の説明では、便宜上、パイプという用語だけを使用するが、本発明によるシール装置は、パイプまたはリザーバに取り付け可能である。本発明によるシール装置１０は、パイプの周囲に配置されて本発明によるシール装置を締め付けるクランプ手段の張力を伝えるように構成された、フォース・アプリケータ１２を含む。したがって、フォース・アプリケータ１２は、この張力を力に変換する。本発明によれば、クランプ手段は少なくとも１つのストラップから構成され、締め付けベルトを形成する。ストラップ状の締め付けベルトは、そのしなやかさと柔軟性によりパイプの凹凸欠陥を吸収することができ、数メートル級の大口径のパイプやリザーバにも取り付けることができる（直径４～５ｍ、さらには直径１０メートル）。

【0013】

フォース・アプリケータ１２は、その外面に２方向のスリットを含む。フォース・アプリケータは、軸ＺＺ’がパイプの長手方向を示すとき、方向ＺＺ’に垂直な平面に沿って第１の一連のスリット２３と、長手方向軸ＺＺ’に平行な方向に沿って第２の一連のスリット２１とを備える。スリットは、半径方向に沿って厚さが可変の複数の突出部２２を画定する。スリットにより、フォース・アプリケータを様々な直径のパイプに取り付けることができる。フォース・アプリケータ１２の突出部２２は、フォース・アプリケータの幅において厚さの違いを有し、フォース・アプリケータの長さを軸ＺＺ’に沿って考慮すると、フォース・アプリケータの可変の厚さは、軸ＺＺ’を通る対称面で最大となり、フォース・アプリケータの側縁に向かって減少する。突出部２２の厚さの違いのおかげで、締め付けベルトによって伝達される力は、フォース・アプリケータの全幅にわたって均一に分散される。このフォース・アプリケータは、ごく小さな直径のパイプに非常に適している。

【0014】

したがって、フォース・アプリケータ１２は締め付けベルトの張力を伝達し、この張力が各突出部で力に変換され、各突出部が、これらの圧力をフォース・ディストリビュータ２０に伝達する。

【0015】

図２に示されているように、フォース・ディストリビュータ２０は、フォース・アプリケータ１２の、パイプ側に向いた内面に配置されており、この内面は凹面または平面形状である。フォース・アプリケータ１２とフォース・ディストリビュータ２０は可撓性であり、広い範囲のパイプ直径に取り付けられるように広げたり閉じたりすることができる。フォース・ディストリビュータ２０は、内面２８に位置する好ましくは円形の突出部２５を含み、この突出部は好ましくは内面の中心にある。突出部の厚さは一定で、縁にフィレットまたは丸みが付いている。フォース・アプリケータ１２、１４とフォース・ディストリビュータ２０とに使用される材料は、好ましくは、ポリアミド、ポリプロピレン、またはポリカーボネートなどの、硬質であるが変形可能なプラスチック材料である。

【0016】

図３は、パイプの長手方向を常に示す軸ＺＺ’に垂直な平面に沿った断面図であるが、この図で示した第２の実施形態によれば、フォース・アプリケータ１４は、その外面に、軸ＺＺ’に垂直な平面に沿った第１の一連のスリット２３と、長手方向の軸ＺＺ’に平行な方向に沿った第２の一連のスリット２１との２方向のスリットを備えており、これらのスリット全体が複数の突出部２２を画定している。突出部２２は、長手方向の軸ＺＺ’に平行に位置するフォース・アプリケータの２つの縁部にある突出部を除いて同じ厚さであり、縁部にある突出部の厚さはフォース・アプリケータの長手方向の縁に向かって減少しているが、これは、縁部が鋭角にならないようにして、締め付けベルトを形成するストラップの摩耗を制限するためである。

【0017】

フォース・アプリケータ１２と同様に、フォース・アプリケータ１４は、内面２８に突出部２５を備えるフォース・ディストリビュータ２０に結合される。したがって、フォース・アプリケータ１４は締め付けベルトの張力を伝達し、この張力が各突出部で力に変換され、各突出部が、これらの圧力をフォース・ディストリビュータ２０に伝達する。本発明によれば、実施形態の如何を問わず、クランプ手段は、フォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータとは別個の部分である。

【0018】

図４によれば、フォース・アプリケータ１２または１４と、フォース・ディストリビュータ２０は、軸ＺＺ’を通ってフォース・アプリケータとフォース・ディストリビュータを２つの等しい部分に切断する平面に沿った断面図で示されている。この断面図は長手方向の断面図である。図から分かるように、スリット２３の幅は、パイプ表面がたとえば粗さによる隆起を含む場合、突出部２２が相互に移動する余裕を有するのに十分である。突出部２５に向かい合って位置するスリット２３の深さは最大であり、他のスリットの深さよりも深い。深さの差は最大深さの１０～２０％であるこれは、図４の断面図からはっきりと分かる。この特徴により、フォース・ディストリビュータの全面にわたって一定の柔軟性が得られる。内面２８は、この面２８が湾曲しているという事実により、その全周にわたって、図４では長手方向の縁にのみ見えるリム２６を備えるが、この湾曲は本発明による装置１０を制限するものではない。図５は、フォース・ディストリビュータ２０の正面図である。

【0019】

円形の突出部２５は、フォース・ディストリビュータの内面２８の中心にある。突出部の最も厚い箇所では、突出部２５の高さは突出部の直径によって決まり、突出部の直径のサイズは装置のサイズに適合する。より正確には、突出部２５の最大高さは突出部の直径の二乗に等しいので、突出部の剛性は、そのサイズとは無関係に一定である。突出部２５のエッジは、厚さ０．５ｍｍ～２ｍｍのフィレットまたは丸み付けに代えられる。

【0020】

フォース・ディストリビュータ２０の内面２８は、突出部２５の表面に対応する作動域と、リム２６も含めて突出部２５の周囲の内面２８に位置する非作動域とから構成される。作動域の面積は、非作動域の面積の２５％～４０％に相当する。非作動域の分布の方が大きいのは、シール装置をパイプの壁に配置すると、作動域が穴の真上にきて、非作動域が穴の外周に対応する表面全体を覆うことによるものである。フォース・アプリケータとフォース・ディストリビュータのおかげで、締め付けベルトによって伝達される力が、パイプに接触するように構成されたフォース・ディストリビュータの表面全体に均一に分散される。この表面には、作動域と非作動域が含まれる。

【0021】

図６～図９は、パイプの壁の漏れに対して所定の位置にあるシール装置１０の、軸ＺＺ’を通る断面図である。図４と同様に、パイプとの接触面の湾曲は示されていない。図６と図８は、締め付け前に所定の位置に設置された本発明によるシール装置１０を示しており、図７と図９は、パイプの漏れ箇所に対して締め付け位置にあるときの、本発明によるシール装置１０を示している。

【0022】

図６では、パイプの内容物の漏れの原因となる穴８０を覆うように、エラストマー・プレート４０がパイプの壁７０に配置されている。エラストマー・プレート４０は、１つ以上の材料を含む。図６と図７に示した第１の実施形態によれば、エラストマー・プレート４０は単一の材料であり、均質な材料で作られている。エラストマー・プレート４０は、フォース・ディストリビュータ２０とフォース・アプリケータ１２とで覆われている。本発明によるシール装置を構成するこれらの３つのパーツが、締め付けベルトを形成する少なくとも１つのストラップからなるクランプ手段のおかげで漏れの箇所８０の位置でパイプ７０に対して締め付けられると、フォース・ディストリビュータは、接触面に対してフォース・アプリケータが及ぼす圧力を倍増し、これらの接触面によって力がエラストマーに伝えられる。突出部の接触面、したがって作動域の接触面は、作動域と非作動域の面積全体に対応する取付面よりも小さいため、その結果、作動域によってエラストマーに及ぼされる圧力は、フォース・アプリケータによって及ぼされる圧力よりも大きい。

【0023】

図７は、本発明の第１の実施形態によるシール装置１０が、１本以上のストラップによる締め付けベルト等の、図示されていないクランプ手段によってパイプに締め付けられた状態を示している。締め付けベルトの最大締め付けトルクは４０Ｎ．ｍである。フォース・ディストリビュータ１２は、エラストマー・プレートに締め付け圧を付与し、エラストマー・プレートは、その弾性により変形し、パイプの壁７０に対して潰される。図７に部分的に見られるように、作動域と接触しているエラストマーは、より多くの応力を受けるため、非作動域と接触しているエラストマーよりも変形が大きくなる。フォース・ディストリビュータの作動域に接するエラストマー・プレート４０の部分は、材料の一部が穴８０に入るまで変形する。エラストマー・プレート４０の全体は、既存の弾性圧潰に関連する圧力を受ける。

【0024】

パイプの穴の位置では、エラストマーは内部流体の圧力を受け、また、フォース・ディストリビュータ２０の突出部２５に対応する作動域の圧潰を受ける。パイプの穴の周囲では、フォース・ディストリビュータ２０の非作動域とパイプの壁７０との間でエラストマーが押しつぶされる。穴の真上では、エラストマーが、穴の周囲に位置するエラストマーの部分が受けるものよりも大きな応力と変形を受ける。

【0025】

突出部２５に対応するフォース・ディストリビュータ２０の作動域は、フォース・ディストリビュータ２０の非作動域が発生させる圧力よりも大きな圧力をエラストマー・プレートに発生させる。フォース・ディストリビュータの２つの領域は、エラストマーを損傷することなく本発明によるシール装置の永続的な封止性を保証するために、漏れの箇所では流体の内圧レベルに比例した大きな逆圧を課し、漏れの周囲ではそれより低いが必要かつ十分な圧力を課す圧力分布を生じさせる。本発明による装置は、フォース・アプリケータ、フォース・ディストリビュータの幾何学的形状およびエラストマーの特性を適切に選択することにより、エラストマーの損傷の応力値に達することなく流体の内圧に抵抗できる応力を発生させることができる。そのため、フォース・ディストリビュータ２０の突出部２５に対応する作動域は、そのサイズとは無関係に一定の剛性を有する。フォース・ディストリビュータに使用される材料に応じて、剛性は、５００Ｎ／ｍ～５０００Ｎ／ｍであり、特にフォース・ディストリビュータがポリアミドで作られている場合は、１４００Ｎ／ｍ～１７００Ｎ／ｍになる。パイプ内の流体の内圧は８０バールに達することができる。

【0026】

図８と図９に示す本発明の代替的な実施形態によれば、エラストマー・プレート４０は、エラストマー・プレート４０の上部および縁を構成する第１の材料４１と、エラストマー・プレートの中央部および下部を構成する第２の材料４２との少なくとも２つの異なる材料から構成される。第２の材料４２は、その上部および側縁が第１の材料４１によって囲まれており、各材料の下面が同じ平面に位置し、穴８０の箇所でパイプの壁７０と接するように構成されたエラストマー・プレート４０の下面を構成する。第２の材料は、穴８０に押しつけられて穴８０を覆うように構成される。第２の材料は、第１の材料を構成するエラストマーの硬度よりも高い硬度を有するエラストマーである。たとえば、第１の材料４１のエラストマーは７０ショア未満の硬度を有し、第２の材料４２のエラストマーは７０ショアよりも大きい硬度を有する。エラストマー・プレートは、第１の材料を第２の材料上にオーバーモールドするか、または二重射出成形によって作成される。フォース・ディストリビュータ２０は、その内面がパイプの壁７０の曲率半径と一致して突出部２５がエラストマー・プレート４０の第２の部分４２の中心にくるように、エラストマー・プレート４０上に配置される。

【0027】

図９は、本発明によるシール装置１０が、締め付けベルトを形成するストラップ等の、図示されていないクランプ手段によってパイプに締め付けられた状態を示している。締め付けベルトの最大締め付けトルクは４０Ｎ．ｍである。フォース・ディストリビュータ２０は、エラストマー・プレートに締め付け圧を付与し、エラストマー・プレートは、その弾性により変形し、パイプの壁７０に対して潰される。第２の材料部分４２は、材料の一部が穴８０に入るまで変形される。穴の真上では、第２の材料部分４２のエラストマーが、穴の周囲に位置する第１の材料部分４１のエラストマーが受けるよりも大きな応力と変形を受ける。

【0028】

突出部２５に対応する作動域は、フォース・ディストリビュータ２０の非作動域が発生させる圧力よりも大きな圧力をエラストマー・プレートに発生させる。フォース・ディストリビュータのこれらの２つの領域は、エラストマーを損傷することなく本発明によるシール装置の永続的な封止性を保証するために、漏れの箇所では流体の内圧レベルに比例した大きな逆圧を課し、漏れの周囲ではそれより低いが必要かつ十分な圧力を課す圧力分布を生じさせる。４０Ｎ．ｍの締め付けトルクの場合、本発明によるシール装置によって及ぼされる圧力は、突出部２５のおかげで２０℃で８０バールを超えるが、突出部がない場合には８０バールで頭打ちになる。したがって、及ぼされる圧力は、エラストマー・プレート４０の中心で穴８０に対して垂直に配置されたピストン状の突出部２５のおかげで増加する。締め付けに際して、エラストマー・プレート４０の第２の部分４２は、第１の部分よりもさらに変形し、穴８０のエッジの箇所で大きなせん断応力を受ける。第２の材料４２は、より高い硬度のエラストマーで構成されており、経時的に良好な耐性を有し、より低い硬度の第１の材料のエラストマーよりも劣化が遅い。第１の材料４１は、第２の材料よりもせん断応力がはるかに小さく、一段と柔らかく、いっそう防水性がある。第２の材料４２に封止性の問題が発生した場合、第１の材料が第２のバリアとして機能し、封止性を確実にし、シール装置の寿命をさらに延長する。

【0029】

本発明の別の代替的な実施形態によれば、エラストマー・プレート４０は、第２の材料４２が第１の材料４１に含まれるのと同様に、第２の材料４２中に第３の材料を含むが、そのサイズはより小さい。第３の材料は、その上部および側縁が第２の材料４２によって囲まれており、３つの材料の下面が同じ平面に位置し、穴８０の箇所でパイプの壁７０と接するように構成されたエラストマー・プレート４０の下面を構成する。第３の材料は、穴８０に押しつけられて穴８０を覆うように構成される。第３の材料は、第２の材料を構成するエラストマーの硬度よりも高い硬度を有するエラストマーである。

【0030】

図１０は、フォース・アプリケータとフォース・ディストリビュータが２つの別個の部品であることによって互いに分離されている、シール装置の代替的な実施形態を示している。この代替例によるシール装置は、先に示したシール装置と同じ技術的効果を有し、フォース・アプリケータとフォース・ディストリビュータが装置の唯一の部分を示している。この代替例は製造プロセスのみが異なる。図１０は、長手方向の軸ＺＺ’に垂直な横断面に沿った、シール装置１０の横断面図である。フォース・アプリケータ１６は、その外面に、軸ＺＺ’に垂直な平面に沿った第１の一連のスリット２３と、長手方向の軸ＺＺ’に平行な方向に沿った第２の一連のスリット２１との２方向のスリットを備えており、これらのスリット全体が複数の突出部２２を画定している。フォース・アプリケータ１６の突出部２２は、フォース・ディストリビュータの幅において厚さの違いを有し、フォース・ディストリビュータの長さを軸ＺＺ’に沿って考慮すると、フォース・アプリケータの可変の厚さは、軸ＺＺ’を通る対称面で最大となり、フォース・アプリケータの側縁に向かって減少する。フォース・アプリケータ１６は、フォース・アプリケータ１２および１４と同様に、締め付けベルトの締め付け力を分散させることを目的としている。

【0031】

フォース・ディストリビュータ２０の内面２８には、その中心に突出部２５が設けられている。円形または楕円形の突出部２５は、厚さが一定であるか、または中心で厚さが最大で縁に向かって減少する。フォース・ディストリビュータ２０は、フォース・アプリケータ１６とエラストマー・プレート４０との間に挿入されるように構成される。フォース・アプリケータとは別にフォース・ディストリビュータを使用することは、エラストマー・プレートにおいて８０バールの圧力を必要としない低圧流体を含むパイプでの使用に適している。フォース・アプリケータ１６とフォース・ディストリビュータ２０に使用される材料は、好ましくは、ポリアミド、ポリプロピレン、またはポリカーボネートなどの、硬質であるが変形可能なプラスチック材料である。

【0032】

図１１から図１４に示す本発明の第３の実施形態によれば、シール装置１００は、直径が１．５０ｍ以上のパイプに適している。シール装置１００は、好ましくはフォース・アプリケータ５０の横壁に開口する３つの固定穴５３によって軸ＺＺ’に沿って貫通された、中実のフォース・アプリケータ５０を備える。フォース・アプリケータ５０は、パイプに向かって配向されたその内面に、フォース・ディストリビュータ２０を有する。フォース・ディストリビュータ２０は、内面２８に位置する円形または楕円形の突出部２５を含み、この突出部は好ましくは内面の中心にある。突出部は厚さが一定であるか、または、中心で厚さが最大で縁に向かって減少する。

【0033】

他の実施形態のシール装置１０の場合と同様に、シール装置１００のフォース・ディストリビュータ２０は、突出部２５の表面に対応する作動域と、リム２６も含めて突出部２５の外側の内面２８上に位置する非作動域とから構成される。第１の実施形態および第２の実施形態で説明したフォース・ディストリビュータ２０の特徴および効果は、第３の実施形態にも当てはまる。エラストマー・プレートに関して、また互いに異なるフォース・アプリケータおよびフォース・ディストリビュータに関して上述した代替的な実施形態は、この実施形態とも相いれる。

【0034】

フォース・アプリケータ５０およびフォース・ディストリビュータ２０に加えて、シール装置１００は、ストラップ６０からなる締め付けベルト支持体を含む。ストラップからなる締め付けベルト支持体は、２つの保持フランジ５２と、これらの保持フランジをフォース・アプリケータ５０の横壁に対して締め付け保持するための組立ねじ５６等の手段とから構成される。２つのフランジ５２はまた、それぞれの長手方向の軸を中心として自由に回転可能な円筒形の２つのテンションバー５８によって接続されている。ストラップ６０の形態をとる締め付けベルトは、パイプ７０の周囲に締め付けられる前に、２つのフランジ５２の間およびテンションバー５８の下で、フォース・アプリケータ５０の上に配置されるように取り付けられる。テンションバー５８が自由に回転することにより、締め付け前に穴にシール装置１００を配置しやすくなる。

【0035】

図１４に見られるように、テンションバー５８は、フォース・アプリケータの長手方向の壁から離隔され、ストラップの形状をとる締め付けベルトがこの壁と１０～２０度の角度アルファをなすようにされている。この角度は、ストラップの妨げとならないように十分に大きく、パイプに対するストラップの摩擦力を低減して締め付け力をフォース・アプリケータ５０に集中させるのに十分小さい。これには、ストラップの締め付け力の一部が摩擦力によって吸収されるのを防ぐという利点もある。

【0036】

本発明による装置は、パイプに不必要な応力をかけずに漏れに応力を集中するため、脆くなったパイプに適応できるという長所を有する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【国際調査報告】